Tensor momento sísmico para eventos no nordeste do Brasil com amplitudes espectrais: estudos em São Caetano, PE

The study of the seismic source is important to improve our understanding of the physical processes that trigger earthquakes, and also for seismotectonics investigations of a region. In this work, we modify an existing methodology for determination of the seismic moment tensor by inversion of sp...

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Detalhes bibliográficos
Autor principal: Silva, Sérgio Luiz Eduardo Ferreira da
Outros Autores: Casas, Jordi Julia
Formato: Dissertação
Idioma:por
Publicado em: Brasil
Assuntos:
Sismicidade intraplaca
Mecanismo focal
Ondas de corpo
Solução tensor momento sísmico
Amplitudes espectrais
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIAS::GEOFISICA
Endereço do item:https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/21887
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Silva, Sérgio Luiz Eduardo Ferreira da
Tensor momento sísmico para eventos no nordeste do Brasil com amplitudes espectrais: estudos em São Caetano, PE
description The study of the seismic source is important to improve our understanding of the physical processes that trigger earthquakes, and also for seismotectonics investigations of a region. In this work, we modify an existing methodology for determination of the seismic moment tensor by inversion of spectral amplitudes, and test it with events recorded at local distances near Sao Caetano, Pernambuco, in northeastern Brazil. The methodology consists of minimizing the difference between observed and predicted values of the spectral amplitudes – with polarity attached - of P, SV and SH waves, to determine the six independent components of the moment tensor. The original methodology inverts spectral amplitudes of direct waves for events in deep mines and recorded at underground seismographic networks. In our study, we adapt this methodology to tectonic events recorded by surface networks. First, the effects of the Earth's free surface are removed from the seismic recordings to recover the incident P, SV and SH waves; then, the corresponding spectral amplitudes are measured and a polarity is attached; finally, the spectral amplitudes are inverted in a least squares sense. At pre-critical incidence angles, the correction is easily achieved by dividing the vertical component of the P and SV waveforms by the corresponding free-surface reflection coefficients; at post-critical incidence angles, a more sophisticated correction involving the Hilbert transform of the recorded waveforms is needed to account for waveform distortion introduced by the coefficient’s phase shift. Correction of the SH components is achieved through division by a factor of 2. The proposed methodology is extremely advantageous since it uses the radiation patterns of both P and S waves to determine the focal mechanism of individual events. The adapted methodology is applied to 16 earthquakes recorded at local distances (< 10 km) by an aftershock network deployed in the locality of São Caetano, PE, between September 15th and December 23rd, 2010. Comparison with a composite focal mechanisms developed in previous works in the study area from fist-motion polarities shows consistency with our moment tensor solutions, thus demonstrating the portability of the spectral amplitude method. Additionally, the ported methodology allows the estimation of moment magnitudes for individual events.
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The methodology consists of minimizing the difference between observed and predicted values of the spectral amplitudes – with polarity attached - of P, SV and SH waves, to determine the six independent components of the moment tensor. The original methodology inverts spectral amplitudes of direct waves for events in deep mines and recorded at underground seismographic networks. In our study, we adapt this methodology to tectonic events recorded by surface networks. First, the effects of the Earth's free surface are removed from the seismic recordings to recover the incident P, SV and SH waves; then, the corresponding spectral amplitudes are measured and a polarity is attached; finally, the spectral amplitudes are inverted in a least squares sense. At pre-critical incidence angles, the correction is easily achieved by dividing the vertical component of the P and SV waveforms by the corresponding free-surface reflection coefficients; at post-critical incidence angles, a more sophisticated correction involving the Hilbert transform of the recorded waveforms is needed to account for waveform distortion introduced by the coefficient’s phase shift. Correction of the SH components is achieved through division by a factor of 2. The proposed methodology is extremely advantageous since it uses the radiation patterns of both P and S waves to determine the focal mechanism of individual events. The adapted methodology is applied to 16 earthquakes recorded at local distances (< 10 km) by an aftershock network deployed in the locality of São Caetano, PE, between September 15th and December 23rd, 2010. Comparison with a composite focal mechanisms developed in previous works in the study area from fist-motion polarities shows consistency with our moment tensor solutions, thus demonstrating the portability of the spectral amplitude method. Additionally, the ported methodology allows the estimation of moment magnitudes for individual events. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) O estudo da fonte sísmica é importante para um melhor entendimento dos processos físicos dinâmicos geradores de sismos e para investigações sismotectônicas de uma região. Neste trabalho, alteramos uma metodologia existente para determinação do tensor momento sísmico através da inversão das amplitudes espectrais de ondas de corpo, que é testada com eventos locais registrados nas proximidades de São Caetano, em Pernambuco, no nordeste do Brasil. A metodologia consiste em minimizar a diferença entre os valores observados e previstos das amplitudes espectrais – com polaridade - de ondas P, SV e SH, para determinação dos seis componentes independentes do tensor momento sísmico. A metodologia original foi desenhada para inverter amplitudes espectrais de ondas diretas em eventos induzidos em minas profundas e registrados em redes sismográficas subterrâneas. Em nosso estudo, propomos alterações para adequação desta metodologia para eventos tectônicos registrados em superfície. Com isso, é preciso remover os efeitos da superfície terrestre a partir dos três componentes sísmicos registrados no sismograma para recuperar as formas de onda P, SV e SH incidentes e, assim medir sua amplitude espectral. Para ângulos de incidência pré-críticos, a correção é facilmente realizada através da divisão do componente vertical das formas de onda P e SV por seus correspondentes coeficientes de reflexão da superfície livre; para ângulos de incidência pós-críticos, uma correção mais sofisticada envolvendo a transformada de Hilbert das formas de onda registradas é necessária para remover a distorção da forma de onda introduzida pela mudança de fase. A metodologia proposta é extremamente vantajosa, visto que utiliza informações dos padrões de radiação tanto das ondas P quanto das ondas S para determinar o mecanismo focal de eventos individuais. Testamos com 16 terremotos registrados em distâncias locais ( < 10 km) por uma rede sismográfica implantada na localidade de São Caetano, PE, entre 15 de setembro e 23 de dezembro de 2010. Por fim, comparamos com um mecanismo focal composto desenvolvido em trabalhos anteriores na zona de estudo a partir de polaridades da onda P e verificou-se uma consistência com as nossas soluções do tensor momento, o que demonstra a aplicabilidade do método aqui proposto para registros locais em superfície. Além disso, a metodologia apresentada permite estimar a magnitude momento (MW) para os eventos analisados. 2017-02-07T19:40:07Z 2017-02-07T19:40:07Z 2016-06-07 masterThesis SILVA, Sérgio Luiz Eduardo Ferreira da. Tensor momento sísmico para eventos no nordeste do Brasil com amplitudes espectrais: estudos em São Caetano, PE. 2016. 110f. Dissertação (Mestrado em Geodinâmica e Geofísica) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2016. https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/21887 por Acesso Aberto application/pdf Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEODINÂMICA E GEOFÍSICA

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